Метаболизм жирных кислот

Метаболизм жирных кислот включает их распад для высвобождения энергии и их синтез из ацетильных единиц — два противоположных пути с различной химией и локализацией.

Definition

Метаболизм жирных кислот — это совокупность путей, которые катаболизируют жирные кислоты путем бета-окисления до ацетил-КоА и синтезируют жирные кислоты из ацетил-КоА через малонил-КоА, используя различные ферменты, переносчики и клеточные компартменты.

Scope

Эта тема охватывает активацию жирных кислот, бета-окисление, которое укорачивает цепи на два атома углерода за цикл, образуя ацетил-КоА и восстановленные кофакторы, энергетику окисления жирных кислот и синтез жирных кислот системой синтазы жирных кислот, подчеркивая, почему деградация и синтез разделены.

Core questions

• Как бета-окисление расщепляет цепь жирной кислоты?
• Почему окисление жирных кислот так богато энергией по сравнению с окислением углеводов?
• Чем синтез жирных кислот отличается от окисления?
• Почему синтез и окисление разделены компартментально и химически?

Key theories

Спираль бета-окисления

Жирные кислоты расщепляются повторяющейся четырехстадийной последовательностью — окисление, гидратация, окисление, тиолитическое расщепление — которая удаляет два атома углерода в виде ацетил-КоА в каждом цикле, генерируя восстановленные переносчики электронов.

Mechanisms

Жирная кислота сначала активируется до жирного ацил-КоА и транспортируется в митохондрию. Каждый цикл бета-окисления окисляет бета-углерод, удаляя ацетил-КоА и продуцируя FADH2 и NADH, пока цепь полностью не расщепится; ацетил-КоА поступает в цикл лимонной кислоты. Синтез происходит в цитозоле на синтазе жирных кислот, строя цепи из ацетил-КоА и малонил-КоА с NADPH в качестве восстановителя — восстановительная химия, которая зеркально отражает, но отличается от окислительного пути деградации.

Clinical relevance

Метаболизм жирных кислот является центральным примером логики метаболических реакций и выхода энергии в биохимии и метаболической инженерии. Изложение является описательным и не предписывающим.

History

Эксперименты Кнупа по мечению в начале двадцатого века предложили окисление по бета-углероду; Линен и другие позже идентифицировали кофермент А и ферменты пути, а отдельная система синтазы жирных кислот была охарактеризована в последующие десятилетия.

Key figures

• Franz Knoop
• Feodor Lynen
• Salih Wakil

Seminal works

• nelson2021
• lynen1964

Frequently asked questions

Почему жир запасает больше энергии на грамм, чем углеводы?

Жирные кислоты сильно восстановлены и почти безводны, поэтому их окисление высвобождает больше энергии на грамм, чем более окисленные, гидратированные углеводы.

Являются ли синтез и распад жирных кислот просто обратными процессами друг другу?

Нет; хотя они химически связаны, они используют разные ферменты, переносчики, кофакторы и клеточные компартменты, что позволяет клетке регулировать эти два процесса независимо.